基于橋梁健康監測變形數據判定橋梁結構剛度變化的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種判定橋梁結構剛度變化的方法，尤其涉及一種基于橋梁健康監測變形數據判定橋梁結構剛度變化的方法，屬于橋梁健康監測技術領域。
【背景技術】
[0002]目前橋梁剛度的變化狀況主要采用的是測量橋跨截面的撓度變形情況來確定。而目前最常用的試驗方法是靜力荷載試驗，通過測定橋梁在加載試驗荷載作用下的撓度變化情況，通過承載力換算來計算橋梁的剛度變化情況，從而保證橋梁的運營安全。但靜力荷載試驗投入人力、物力、財力較大，且試驗需阻斷交通，對橋梁的正常運行具有一定影響，且此實驗無法模擬橋梁在動荷載持續作用下的橋梁剛度的損傷情況，屬于“后知后覺”的一種檢測手段，無法做到長期對橋梁的剛度變化情況進行監控，無法起到提前預警的作用。
【發明內容】
[0003]為了解決上述技術所存在的不足之處，本發明提供了一種基于橋梁健康監測變形數據判定橋梁結構剛度變化的方法。
[0004]為了解決以上技術問題，本發明采用的技術方案是:一種基于橋梁健康監測變形數據判定橋梁結構剛度變化的方法，具體判定步驟為:
[0005]1、對橋梁結構進行分析，在橋梁關鍵截面1/4跨及跨中位置安裝位移傳感器，利用鎧甲光纜將傳感的采集到的信號發送到采集儀上，通過采集儀進行信號的解析，通過計算機將傳感的監測信號轉變為橋梁撓度變形數據；
[0006]I1、在車輛上橋位置安裝動態稱重系統對車輛荷載進行監測，稱重傳感器將實時采集到的車輛荷載信號傳輸到綜合數據采集儀上，通過動態稱重系統對數據進行分析計算，得到最終的橋梁車輛荷載數據；
[0007]II1、采集一個月或更長時間的車輛荷載數據，運用軸載譜分析工具對橋梁展開軸載譜分析，掌握正常情況下的橋梁荷載數據；
[0008]IV、收集橋梁一個月或更長時間內的撓度變形數據，根據車輛荷載的監測情況剔除異常數據-超重荷載，并運用統計工具對數據進行統計分析，計算得出正常使用狀態下的撓度變形分布曲線的均值μ和標準差σ，建立標準模型圖；
[0009]標準模型圖的建立步驟為:
[0010](I)、當橋面通行荷載相對穩定、橋梁處于正常狀態時，橋梁某區域的變形值分布規律應趨于正態分布曲線，且根據正態分布曲線得出相關的μ，σ值；其中σ i值在較長一段時間內是在一個區間內變化，通過統計得出具體的區間值；
[0011](2)、在通行荷載正常的情況下當橋梁剛度出現損傷時，其μ值基本不會變化，O 3會發生較大變化，O1So3, I σ3-O11/0 3的大小表明結構剛度的具體損失量；
[0012](3)、當橋梁修復之后，如在車輛荷載正常的情況下，橋梁通過加固及其他手段對其進行修復時，橋梁的剛度會隨之增加，但很難完全恢復到新建狀態，分布曲線的μ值基本不會變化，但σ 2會較修復之前有較大變化，σ 2< σ 3。| σ 3-σ 21 / σ 2的大小表明結構剛度的具體恢復量；
[0013](4)、通過結構損傷前后的剛度變化規律和修復前后的剛度變化規律結合σ的變化情況，建立每座橋梁的剛度與σ的關系模型，并通過實測σ的變化情況來推定橋梁結構剛度的損失與恢復情況；
[0014]V、在建立標準模型圖之后，需要繼續采集一段時間的撓度變形與車輛荷載數據，通過數據篩選和數據統計對撓度變形模型參數均值μ和標準差σ進行進一步修正，確保模型的準確性；
[0015]V1、撓度變形模型進行修正之后即可將收集的橋梁撓度變形監測數據，剔除異常數據后，進行統計分析，將計算結果與標準模型進行比較分析，包括標準模型圖對比分析和參數對比分析，實現橋梁剛度的變化判別。
[0016]本發明通過構建橋梁構件剛度變化與變形正態分布曲線圖之間的關系模型，得到通過橋梁變形值的變化規律來判定橋梁剛度的變化；本發明與傳統的靜載試驗相比，無需浪費大量人力、物力，無需阻斷橋梁交通，為橋梁管養單位對橋梁的病害診斷及養護管理提供了定量的判定條件，大大提高了橋梁健康監測數據的應用價值；也實現了對橋梁健康監測系統中大量數據的整合及定量分析，對目前橋梁健康監測系統中海量數據的深度挖掘與應用起到了積極的推動作用。
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0018]圖1為初始狀態下橋梁變形值的正態分布曲線圖。
[0019]圖2為在通行荷載正常的情況下當橋梁剛度出現損傷時，其變形統計曲線圖。
[0020]圖3為當橋梁修復之后，橋梁剛度部分恢復之后的橋梁變形正態分布曲線圖。
[0021]圖4為結構剛度正常工作與剛度損失及剛度恢復的相關關系圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1-圖4所示，本發明的具體判定步驟如下:
[0023]1、對橋梁結構進行分析，在橋梁關鍵截面1/4跨及跨中位置安裝位移傳感器，利用鎧甲光纜將傳感的采集到的信號發送到采集儀上，通過采集儀進行信號的解析，通過計算機將傳感的監測信號轉變為橋梁撓度變形數據；
[0024]2、在車輛上橋位置安裝動態稱重系統對車輛荷載進行監測，稱重傳感器將實時采集到的車輛荷載信號傳輸到綜合數據采集儀上，通過動態稱重系統對數據進行分析計算，得到最終的橋梁車輛荷載數據；
[0025]3、采集一段時間內(一個月或更長)的車輛荷載數據，運用軸載譜分析工具對橋梁展開軸載譜分析，掌握正常情況下的橋梁荷載數據；
[0026]4、收集橋梁一段時間(一個月或更長)內的撓度變形數據，根據車輛荷載的監測情況剔除異常數據(超重荷載)，并運用統計工具對數據進行統計分析，計算得出正常使用狀態下的撓度